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摘要：采煤工作面是煤矿生产的中心，采煤方法及采煤工藝的选择是否合理，直接影响整个矿井的生产安全和各项技术经济指标。本文结合西北某煤矿矿井各方面的因素，提出了适合矿井自身的采煤方法及采煤工艺，且取得了较好的生产实践效果。
关键词：采煤方法；采煤工艺；综采放顶煤
中图分类号：TD163文献标识码： A
一、矿井概况
西北某煤矿矿井设计生产能力1.2Mt/a，为扩建矿井。井田地层走向近东西向，向南倾，倾向160°～220°，倾角8°～68°。总体上为浅部陡，深部缓，呈一单斜构造形态。构造类型属简单型。首采区（一采区的一、二煤组）基本为一简单的单斜构造，煤层走向近东西，由北向南倾，地层倾角一般41°以下。井田可采煤层共7层，其中全区可采煤层为5-2和4-2煤层，大部分可采煤层为5-1和KB煤层，局部可采煤层为5-3、1-2和1-1煤层。井田内主要可采各煤层的顶底板，多发育为直接顶板及直接底板，岩性为粉、细砂岩，老顶和老底次之，岩性多为中、粗砂岩，伪顶及伪底只限于局部地段，岩性多为泥岩、炭质泥岩。工程地质类型属层状岩类中等型。井田内煤层瓦斯分带主要为氮气—沼气带、二氧化碳—氮气带。各煤层自燃倾向等级Ⅰ类（容易自燃）。各煤层煤尘均有爆炸性。井田内未发现高温异常，属地温正常区。
二、采煤方法的选择
根据投产采区开采技术条件和国内采煤技术的发展现状，针对井田内各煤层的赋存特点，在选择采煤工艺时主要考虑了以下原则：
（1）与煤层条件相适应，有利于提高工作面单产，实现矿井生产的集中化，以达到矿井安全、高效的目的。
（2）依靠科技进步，大力提高采煤机械化水平，降低工人劳动强度。
（3）简化采煤工艺，减少运输环节，降低巷道掘进率，采区巷道尽可能全煤巷布置。尽量减少煤层之间的联络巷道，降低矸石掘进量。
（4）提高矿井安全生产水平，为工人创造较好安全生产条件。
（5）提高资源回收率，减少资源损失。
根据上述原则及投产采区的开采技术条件，参照国内类似煤层的采煤生产经验，结、合《煤炭工业矿井设计规范》的要求、煤矿生产技术和管理水平，对煤层赋存条件进行分析，选择合理的采煤方法及工艺。根据井田内煤层的赋存条件和开采技术条件，结合《煤炭工业矿井设计规范》和国内综合机械化生产矿井的开采技术水平，本矿井采煤方法设计采用走向长壁采煤法，顶板管理采用全部跨落法。
三、采煤工艺的选择
3.1、本矿井煤层赋存特点
（1）煤层厚度：煤层厚度变化较大。井田内可采煤层7层，5-2煤层平均可采厚度5.49m，5-1煤层平均可采厚度2.91m，4-2煤层平均可采厚度2.43m，KB煤层平均可采厚度1.85m，1-2煤层平均可采厚度2.32m，1-1煤层平均可采厚度1.43m。
（2）煤层倾角变化较大：井田7勘探线东、西两翼各煤层倾角变化较大，其中7勘探线以西在8°～41°之间，7勘探线以东在40°～60°之间。
（3）该矿井投产的一采区位于井田西部，在一采区内有一、二煤组，其中一煤组可采煤层3层，即5-1、5-2、5-3煤层，；二煤组可采煤层2层，即4-2、KB煤层。
根据投产采区的开采技术条件，参照国内薄煤层、厚煤层机械化开采的高产高效生产经验，结合《煤炭工业矿井设计规范》，考虑到煤矿生产技术和管理水平，应分区域分煤层对采煤方法进行分析比较。5-3、5-1、4-2、KB、1-2和1-1煤层在井田西区各煤层倾角较缓（8°～39°），大部分为中厚煤层（1.37m～2.75m），推荐采用综采一次采全高采煤工艺；5-3、5-2、5-1、4-2和KB煤层在井田东区各煤层倾角较大（40°～60°），根据煤层倾角，对倾角小于50°的煤层设计推荐采用综合机械化开采，对倾角大于50°的煤层设计推荐采用走向长壁伪倾斜柔性掩护支架爆破落煤采煤工艺。对煤层平均厚度5.49m的5-2煤层提出综采放顶煤工作面采煤工艺。
3.2、5-2煤层可放性分析
根据调研疆内及疆外类似开采条件的矿井情况如下：
（1）新疆焦煤集团2130平硐工作面开采情况
新疆焦煤集团2130平硐煤层倾角25°～43°，一般倾角25°～35°，局部达到43°。综采放顶煤工作面：5号煤层平均厚度4.5m，煤层平均倾角33°，局部达到43°。工作面走向长度2240m，工作面倾斜长度90m。工作面采高2.0m，放煤高度2.5m，采放比1:1.25，工作面综合回采率80.6％。工作面使用ZF4400/16/26型液压支撑掩护式支架。工作面产量为0.63Mt/a左右。
（2）靖远煤业集团宝积山煤矿703工作面煤层倾角37°～53°，平均45°。煤层结构单一，厚度5m～12.4m，平均8.5m，采用综采放顶煤采煤方法，已取得良好的效果，为西北地区急倾斜厚煤层综放开采的典范。
根据上述煤矿煤层特征及开采技术条件，实际工作面产量可达到0.6Mt～1.0 Mt左右。因此，本矿5-2煤层可以采用综采放顶煤开采。
3.3、综采放顶煤采煤工艺的适应性分析
综采放顶煤开采需适用如下条件：a.顶煤的冒放性好或较好，这与煤层的赋存条件、煤及其顶板的力学性质、层理发育状况及夹矸层特性等多种因素有关；b.缓倾斜煤层6m～12m为宜，煤层首采厚度不超过15m；c.煤层结构，顶煤中夹矸单层厚度一般不大于300mm，其强度不影响顶煤冒落。详细分析如下：
（1）煤层厚度分析
井田内5-2煤层平均厚度5.46m，煤层厚度均大于3.5m，可进行放顶煤。
（2）煤层冒放性分析
a.煤层强度对顶煤冒放性的影响分析
煤层强度是煤层本身抗破坏能力的主要指标，影响着顶煤在压力作用下破坏的过程和程度。矿井勘探报告未进行煤的力学参数进行测定，根据周边矿井及顶底板力学参数分析，本矿井煤层的力学强度不高，顶煤将会顺利破坏而冒落。
b.煤层赋存深度对顶煤冒放性的影响分析
煤层赋存深度（H）直接影响着原岩应力（rH）大小，煤层埋深越大，工作面煤壁前方顶煤受超前支撑压力越大，越易预先发生变形、破碎直至松散，是顶煤能否放出的先决条件。矿井地质报告未进行煤的力学参数进行测定，顶煤冒放的临界深度无法计算，但本矿井厚煤层可采区埋深在250m以上，埋深大，预计本矿井厚煤层都处于可冒放范围。
c.顶煤节理、裂隙对顶煤冒放性的影响分析
节理、裂隙发育的煤层完整性较差，顶煤在支撑压力的作用下，易于破坏破碎，裂隙越密集，顶煤冒放性越好。根据勘探报告，煤裂隙较发育，且主采煤层顶底板岩层强度低、易于冒落，开采中工作面超前应力易对顶煤产生破坏作用，有利于顶煤的冒放。
d.煤层夹矸对顶煤冒放性的影响分析
煤层夹矸对顶煤的冒放性影响比较复杂，其影响程度与夹矸的硬度、厚度、层数及赋存位置有关。根据地质资料，5-2煤层含0～4层夹矸，夹矸厚度200mm，夹矸对顶煤冒放性影响很小。
e.顶板条件对顶煤冒放性的影响分析
5号煤层顶板以粉、细砂岩，比重2.44，天然容重2.4g/cm3，含水率0.3%，孔隙率1.64%，饱和状态下单轴抗压强度28.2MPa＜30MPa；天然状态下单轴抗拉强度0.2MPa～1.35MPa，饱和状态下单轴抗剪强度4.72MPa，软化系数为0.69＜0.75，岩石质量等级为易软化的较软岩，对顶煤的冒放和回收以及顶板的管理的一定的影响。
通过分析，本矿井开采5-2煤层可采用综采放顶煤开采工艺。
四、结束语
煤矿企业要在市场竞争中保持强势的竞争力，我们就必须要采用一种合理的采煤方法和采煤工艺，因地制宜的控制好采煤技术，以高产、高效、高安全及煤炭高回采率为基本原则促进采煤技术的发展。在采用好的采煤方法和设备的同时，还要重视对高科技人才的储备和培养，人才是企业发展的动力和基础。只有这样，煤矿企业的生产发展会有更加广阔的天地。
作者简介：李江（1978），男，河南太康人，高级工程师、注册安全工程师、安全评价师，现就职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司，主要从事安全评价、设计咨询等方面的工作。
关键词：采煤方法；采煤工艺；综采放顶煤
中图分类号：TD163文献标识码： A
一、矿井概况
西北某煤矿矿井设计生产能力1.2Mt/a，为扩建矿井。井田地层走向近东西向，向南倾，倾向160°～220°，倾角8°～68°。总体上为浅部陡，深部缓，呈一单斜构造形态。构造类型属简单型。首采区（一采区的一、二煤组）基本为一简单的单斜构造，煤层走向近东西，由北向南倾，地层倾角一般41°以下。井田可采煤层共7层，其中全区可采煤层为5-2和4-2煤层，大部分可采煤层为5-1和KB煤层，局部可采煤层为5-3、1-2和1-1煤层。井田内主要可采各煤层的顶底板，多发育为直接顶板及直接底板，岩性为粉、细砂岩，老顶和老底次之，岩性多为中、粗砂岩，伪顶及伪底只限于局部地段，岩性多为泥岩、炭质泥岩。工程地质类型属层状岩类中等型。井田内煤层瓦斯分带主要为氮气—沼气带、二氧化碳—氮气带。各煤层自燃倾向等级Ⅰ类（容易自燃）。各煤层煤尘均有爆炸性。井田内未发现高温异常，属地温正常区。
二、采煤方法的选择
根据投产采区开采技术条件和国内采煤技术的发展现状，针对井田内各煤层的赋存特点，在选择采煤工艺时主要考虑了以下原则：
（1）与煤层条件相适应，有利于提高工作面单产，实现矿井生产的集中化，以达到矿井安全、高效的目的。
（2）依靠科技进步，大力提高采煤机械化水平，降低工人劳动强度。
（3）简化采煤工艺，减少运输环节，降低巷道掘进率，采区巷道尽可能全煤巷布置。尽量减少煤层之间的联络巷道，降低矸石掘进量。
（4）提高矿井安全生产水平，为工人创造较好安全生产条件。
（5）提高资源回收率，减少资源损失。
根据上述原则及投产采区的开采技术条件，参照国内类似煤层的采煤生产经验，结、合《煤炭工业矿井设计规范》的要求、煤矿生产技术和管理水平，对煤层赋存条件进行分析，选择合理的采煤方法及工艺。根据井田内煤层的赋存条件和开采技术条件，结合《煤炭工业矿井设计规范》和国内综合机械化生产矿井的开采技术水平，本矿井采煤方法设计采用走向长壁采煤法，顶板管理采用全部跨落法。
三、采煤工艺的选择
3.1、本矿井煤层赋存特点
（1）煤层厚度：煤层厚度变化较大。井田内可采煤层7层，5-2煤层平均可采厚度5.49m，5-1煤层平均可采厚度2.91m，4-2煤层平均可采厚度2.43m，KB煤层平均可采厚度1.85m，1-2煤层平均可采厚度2.32m，1-1煤层平均可采厚度1.43m。
（2）煤层倾角变化较大：井田7勘探线东、西两翼各煤层倾角变化较大，其中7勘探线以西在8°～41°之间，7勘探线以东在40°～60°之间。
（3）该矿井投产的一采区位于井田西部，在一采区内有一、二煤组，其中一煤组可采煤层3层，即5-1、5-2、5-3煤层，；二煤组可采煤层2层，即4-2、KB煤层。
根据投产采区的开采技术条件，参照国内薄煤层、厚煤层机械化开采的高产高效生产经验，结合《煤炭工业矿井设计规范》，考虑到煤矿生产技术和管理水平，应分区域分煤层对采煤方法进行分析比较。5-3、5-1、4-2、KB、1-2和1-1煤层在井田西区各煤层倾角较缓（8°～39°），大部分为中厚煤层（1.37m～2.75m），推荐采用综采一次采全高采煤工艺；5-3、5-2、5-1、4-2和KB煤层在井田东区各煤层倾角较大（40°～60°），根据煤层倾角，对倾角小于50°的煤层设计推荐采用综合机械化开采，对倾角大于50°的煤层设计推荐采用走向长壁伪倾斜柔性掩护支架爆破落煤采煤工艺。对煤层平均厚度5.49m的5-2煤层提出综采放顶煤工作面采煤工艺。
3.2、5-2煤层可放性分析
根据调研疆内及疆外类似开采条件的矿井情况如下：
（1）新疆焦煤集团2130平硐工作面开采情况
新疆焦煤集团2130平硐煤层倾角25°～43°，一般倾角25°～35°，局部达到43°。综采放顶煤工作面：5号煤层平均厚度4.5m，煤层平均倾角33°，局部达到43°。工作面走向长度2240m，工作面倾斜长度90m。工作面采高2.0m，放煤高度2.5m，采放比1:1.25，工作面综合回采率80.6％。工作面使用ZF4400/16/26型液压支撑掩护式支架。工作面产量为0.63Mt/a左右。
（2）靖远煤业集团宝积山煤矿703工作面煤层倾角37°～53°，平均45°。煤层结构单一，厚度5m～12.4m，平均8.5m，采用综采放顶煤采煤方法，已取得良好的效果，为西北地区急倾斜厚煤层综放开采的典范。
根据上述煤矿煤层特征及开采技术条件，实际工作面产量可达到0.6Mt～1.0 Mt左右。因此，本矿5-2煤层可以采用综采放顶煤开采。
3.3、综采放顶煤采煤工艺的适应性分析
综采放顶煤开采需适用如下条件：a.顶煤的冒放性好或较好，这与煤层的赋存条件、煤及其顶板的力学性质、层理发育状况及夹矸层特性等多种因素有关；b.缓倾斜煤层6m～12m为宜，煤层首采厚度不超过15m；c.煤层结构，顶煤中夹矸单层厚度一般不大于300mm，其强度不影响顶煤冒落。详细分析如下：
（1）煤层厚度分析
井田内5-2煤层平均厚度5.46m，煤层厚度均大于3.5m，可进行放顶煤。
（2）煤层冒放性分析
a.煤层强度对顶煤冒放性的影响分析
煤层强度是煤层本身抗破坏能力的主要指标，影响着顶煤在压力作用下破坏的过程和程度。矿井勘探报告未进行煤的力学参数进行测定，根据周边矿井及顶底板力学参数分析，本矿井煤层的力学强度不高，顶煤将会顺利破坏而冒落。
b.煤层赋存深度对顶煤冒放性的影响分析
煤层赋存深度（H）直接影响着原岩应力（rH）大小，煤层埋深越大，工作面煤壁前方顶煤受超前支撑压力越大，越易预先发生变形、破碎直至松散，是顶煤能否放出的先决条件。矿井地质报告未进行煤的力学参数进行测定，顶煤冒放的临界深度无法计算，但本矿井厚煤层可采区埋深在250m以上，埋深大，预计本矿井厚煤层都处于可冒放范围。
c.顶煤节理、裂隙对顶煤冒放性的影响分析
节理、裂隙发育的煤层完整性较差，顶煤在支撑压力的作用下，易于破坏破碎，裂隙越密集，顶煤冒放性越好。根据勘探报告，煤裂隙较发育，且主采煤层顶底板岩层强度低、易于冒落，开采中工作面超前应力易对顶煤产生破坏作用，有利于顶煤的冒放。
d.煤层夹矸对顶煤冒放性的影响分析
煤层夹矸对顶煤的冒放性影响比较复杂，其影响程度与夹矸的硬度、厚度、层数及赋存位置有关。根据地质资料，5-2煤层含0～4层夹矸，夹矸厚度200mm，夹矸对顶煤冒放性影响很小。
e.顶板条件对顶煤冒放性的影响分析
5号煤层顶板以粉、细砂岩，比重2.44，天然容重2.4g/cm3，含水率0.3%，孔隙率1.64%，饱和状态下单轴抗压强度28.2MPa＜30MPa；天然状态下单轴抗拉强度0.2MPa～1.35MPa，饱和状态下单轴抗剪强度4.72MPa，软化系数为0.69＜0.75，岩石质量等级为易软化的较软岩，对顶煤的冒放和回收以及顶板的管理的一定的影响。
通过分析，本矿井开采5-2煤层可采用综采放顶煤开采工艺。
四、结束语
煤矿企业要在市场竞争中保持强势的竞争力，我们就必须要采用一种合理的采煤方法和采煤工艺，因地制宜的控制好采煤技术，以高产、高效、高安全及煤炭高回采率为基本原则促进采煤技术的发展。在采用好的采煤方法和设备的同时，还要重视对高科技人才的储备和培养，人才是企业发展的动力和基础。只有这样，煤矿企业的生产发展会有更加广阔的天地。
作者简介：李江（1978），男，河南太康人，高级工程师、注册安全工程师、安全评价师，现就职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司，主要从事安全评价、设计咨询等方面的工作。